楊蕾

(云南電網(wǎng)公司電力研究院,昆明 650217)

繼電保護(hù)測(cè)試儀智能檢測(cè)系統(tǒng)

楊蕾

(云南電網(wǎng)公司電力研究院,昆明 650217)

分析了繼電保護(hù)測(cè)試儀人工檢測(cè)的現(xiàn)狀,針對(duì)測(cè)試儀的檢測(cè)特點(diǎn)和需求,提出一種繼電保護(hù)測(cè)試儀智能檢測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用分布式體系和模塊化設(shè)計(jì)思想,實(shí)現(xiàn)裝置全閉環(huán)的自動(dòng)測(cè)試,采用開放式結(jié)構(gòu),方便測(cè)試系統(tǒng)的擴(kuò)展。實(shí)際應(yīng)用表明,該系統(tǒng)提高了繼電保護(hù)測(cè)試儀檢測(cè)工作的效率,保證了檢驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

繼電保護(hù)測(cè)試儀；智能化；檢測(cè)；準(zhǔn)確性

1 前言

微機(jī)型繼電保護(hù)測(cè)試儀是保證電力系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行的一種重要測(cè)試工具,廣泛應(yīng)用于繼電保護(hù)、勵(lì)磁、監(jiān)控等二次系統(tǒng)的裝置測(cè)試。微機(jī)型繼電保護(hù)測(cè)試儀在硬件或軟件上存在任何問題,都會(huì)造成對(duì)二次裝置的不可靠評(píng)價(jià),甚至危及被測(cè)裝置的安全,微機(jī)型繼電保護(hù)測(cè)試儀的準(zhǔn)確性和可靠性是開展各項(xiàng)試驗(yàn)和測(cè)試的基礎(chǔ)[1-5]。因此,必須對(duì)其輸出精度、測(cè)試準(zhǔn)確度、負(fù)載能力、持續(xù)工作能力、可靠性、暫態(tài)輸出性能等指標(biāo)提出明確的要求,嚴(yán)格檢測(cè)。

隨著電網(wǎng)裝機(jī)容量的增加,微機(jī)繼電保護(hù)測(cè)試儀的測(cè)試工作量也將成倍增加。現(xiàn)有的微機(jī)繼電保護(hù)測(cè)試儀的檢測(cè)方法和設(shè)備已無法滿足電力系統(tǒng)的發(fā)展要求,研究和開發(fā)繼電保護(hù)測(cè)試儀自動(dòng)檢測(cè)平臺(tái)迫在眉睫[6-9]。

近年來,國(guó)內(nèi)外學(xué)者提出了多種繼電保護(hù)測(cè)試儀的檢測(cè)方法和裝置[10-14]。文獻(xiàn) [10] 研制開發(fā)了采用DSP+AVR+嵌入式工控機(jī)架構(gòu)的繼電保護(hù)測(cè)試儀檢測(cè)裝置,以解決繼電保護(hù)測(cè)試儀檢測(cè)要求準(zhǔn)確度高、寬頻及多功能等難題。文獻(xiàn)[11]提出采用模擬鍵盤控制和仿真打印機(jī)方案,解決繼電保護(hù)測(cè)試儀的軟件控制與數(shù)據(jù)通信問題。文獻(xiàn) [12]提出一種基于 PCI總線硬件和 Lab-VIEW軟件的繼電保護(hù)測(cè)試儀檢驗(yàn)分析裝置。文獻(xiàn) [13]應(yīng)用LabVIEW提供的免費(fèi)LabSQL工具包建立與 Access數(shù)據(jù)庫(kù)的連接技術(shù),實(shí)現(xiàn) Lab-VIEW與數(shù)據(jù)庫(kù)連接,開發(fā)了獨(dú)立的繼電保護(hù)測(cè)試儀檢驗(yàn)分析裝置數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。文獻(xiàn) [14]介紹了現(xiàn)有數(shù)字式繼電保護(hù)測(cè)試儀的現(xiàn)有檢測(cè)技術(shù)和檢測(cè)需求。

現(xiàn)有文獻(xiàn)主要趨向于采用相關(guān)技術(shù)來改進(jìn)繼電保護(hù)測(cè)試儀的部分檢測(cè)項(xiàng)目,缺乏對(duì)繼電保護(hù)測(cè)試儀檢測(cè)智能化、系統(tǒng)性的描述。文中提出一種繼電保護(hù)測(cè)試儀的智能檢測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用接口規(guī)范技術(shù),能自動(dòng)控制被檢設(shè)備,全自動(dòng)或半自動(dòng)檢測(cè)網(wǎng)口和USB的繼電保護(hù)測(cè)試儀,生成檢測(cè)報(bào)告,智能評(píng)估被檢設(shè)備性能,檢測(cè)方案可由用戶自主生成。該系統(tǒng)的提出對(duì)提升繼電保護(hù)測(cè)試儀的檢測(cè)質(zhì)量和速度具有重要的意義。

2 智能檢測(cè)系統(tǒng)基本要求

2.1 繼電保護(hù)測(cè)試儀的檢測(cè)現(xiàn)狀

1)隨著電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大,電廠裝機(jī)容量的增多,繼電保護(hù)測(cè)試儀的檢測(cè)工作巨大。目前使用的繼電保護(hù)測(cè)試儀檢測(cè)由人工操作完成,沒有專門的繼電保護(hù)測(cè)試儀檢測(cè)裝置,大量的檢測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算、原始記錄和檢測(cè)證書的出具工作也都需要人工處理。

2)人工檢測(cè)存在不規(guī)范、檢測(cè)項(xiàng)目有限等問題。不同的檢測(cè)人員數(shù)據(jù)處理的方法不一致,檢測(cè)設(shè)備的人工選擇為檢測(cè)結(jié)果會(huì)帶來標(biāo)準(zhǔn)不一致性誤差。

3)測(cè)試過程中,被檢設(shè)備與標(biāo)準(zhǔn)表之間需要通過硬接線進(jìn)行連接組成回路,不同的檢測(cè)項(xiàng)目之間需要更改接線方式,不僅耗時(shí)而且容易出錯(cuò),導(dǎo)致設(shè)備損壞。

4)伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、信息技術(shù)的飛速發(fā)展,許多新技術(shù)在微機(jī)保護(hù)設(shè)備中得到了應(yīng)用和嘗試,傳統(tǒng)的檢測(cè)方法、計(jì)量設(shè)備和單一的檢測(cè)項(xiàng)目已無法滿足電力系統(tǒng)信息化日新月異的發(fā)展。檢測(cè)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)化、自動(dòng)化是電網(wǎng)智能化的分支之一。一次設(shè)備的智能化,二次設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化必將促進(jìn)相應(yīng)的測(cè)試系統(tǒng)和工具不斷完善,做好類型日趨豐富的繼電保護(hù)測(cè)試儀的檢測(cè)工作是保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的第一關(guān),急需建立適用性強(qiáng)、功能齊備的繼電保護(hù)測(cè)試儀智能檢測(cè)平臺(tái)。

2.2 智能檢測(cè)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)

為保證檢測(cè)過程安全,杜絕由于人工操作和數(shù)據(jù)處理帶來的錯(cuò)誤,提高繼電保護(hù)測(cè)試儀檢測(cè)的準(zhǔn)確性,檢測(cè)項(xiàng)目的可拓展性,提升檢測(cè)效率和質(zhì)量,文中提出的智能檢測(cè)系統(tǒng)具有如下優(yōu)勢(shì)：

1)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)化。各個(gè)項(xiàng)目的測(cè)試流程由系統(tǒng)開發(fā)人員進(jìn)行制定,檢測(cè)執(zhí)行人員不能修改,以防人工讀取數(shù)據(jù)誤差。

2)可自主生成檢測(cè)方案。由于繼電保護(hù)測(cè)試儀的用途不同,對(duì)檢測(cè)項(xiàng)目的要求不同,除國(guó)標(biāo)和行標(biāo)要求以外的檢測(cè)項(xiàng)目,可以自主選擇,并進(jìn)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定。不同的檢測(cè)項(xiàng)目和標(biāo)準(zhǔn)組合成不同的檢測(cè)方案。

3)全自動(dòng)控制被測(cè)設(shè)備。制定了統(tǒng)一的通訊規(guī)約,系統(tǒng)能全自動(dòng)控制不同廠家不同接口的繼電保護(hù)測(cè)試儀。

4)全自動(dòng)或半自動(dòng)完成檢測(cè)。在特定的檢測(cè)方案下,系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)檢測(cè)過程全自動(dòng)化,在完成初始接線后,系統(tǒng)能根據(jù)不同的檢測(cè)項(xiàng)目自動(dòng)調(diào)整通道,繼電保護(hù)測(cè)試儀和標(biāo)注表相互匹配。對(duì)于需要單獨(dú)或重新檢測(cè)的項(xiàng)目,可采用單點(diǎn)測(cè)試。

5)智能評(píng)估被檢設(shè)備性能,一鍵式生成檢測(cè)報(bào)告?？勺灾髟O(shè)置檢測(cè)報(bào)告模式,并可調(diào)用和保存報(bào)告模式。在所有檢測(cè)項(xiàng)目完成后,可一鍵生成檢測(cè)報(bào)告。

3 檢測(cè)系統(tǒng)的軟硬件組成

圖1 智能檢測(cè)系統(tǒng)接線圖

智能檢測(cè)系統(tǒng)硬件部分由標(biāo)準(zhǔn)表計(jì)、程控電子負(fù)載、交換機(jī)、接口轉(zhuǎn)換器和主控PC機(jī)組成,現(xiàn)可完成最大六路電壓源和六路電流源同時(shí)輸出的檢定。其接線如圖1所示。

系統(tǒng)采用DSP+ARM+CPLD的組合方式,16位250 K高速A/D,最優(yōu)化的電路,高精度、低溫漂的精密采樣電阻,用以保證測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；采用以太網(wǎng)口通訊保證數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性；采用接口規(guī)范的方式以適應(yīng)不同型號(hào)的繼電保護(hù)測(cè)試儀檢測(cè)；系統(tǒng)內(nèi)置1G高速采樣錄波模塊,以保證響應(yīng)速度、電流電壓的同步性、電流電壓的合閘角、開關(guān)量的一致性。

智能檢測(cè)系統(tǒng)軟件部分采用分布式體系結(jié)構(gòu)和模塊化的設(shè)計(jì)思想,便于日后檢測(cè)項(xiàng)目向邏輯功能和數(shù)字化的拓展,采用統(tǒng)一接口規(guī)范,實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制被檢設(shè)備,一鍵式生成檢測(cè)報(bào)告,智能分析和評(píng)估被檢設(shè)備性能。系統(tǒng)軟件部分主要分為自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)兩個(gè)部分。自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)包括：主控平臺(tái)、被檢設(shè)備智能評(píng)估、一鍵生成報(bào)告模塊、接口通訊模塊、繼電保護(hù)測(cè)試儀控制模塊。輔助系統(tǒng)有：檢測(cè)項(xiàng)目庫(kù)、檢測(cè)方案生成模塊、標(biāo)準(zhǔn)表計(jì)自檢模塊、檢測(cè)報(bào)告模式庫(kù)。

現(xiàn)有檢測(cè)項(xiàng)目囊括交直流輸出精度、幅頻特性、紋波測(cè)試、總畸變率、諧波測(cè)試、相位測(cè)試、帶載能力等,基本完成繼電保護(hù)測(cè)試儀的模擬和數(shù)字量輸出測(cè)試。可根據(jù)需求進(jìn)行單項(xiàng)或多項(xiàng)檢測(cè),每個(gè)檢測(cè)項(xiàng)目獨(dú)立,模塊化的設(shè)計(jì)便于今后邏輯功能檢測(cè)項(xiàng)的拓展。每個(gè)檢測(cè)項(xiàng)目?jī)?nèi)部包含檢定子項(xiàng)、檢測(cè)參數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)要求、檢測(cè)結(jié)果標(biāo)識(shí)等。

系統(tǒng)可自主進(jìn)行檢定方案的制定,檢定方案的制定包括：通道映射、檢定項(xiàng)目選擇、標(biāo)準(zhǔn)要求等。用戶可根據(jù)不同的繼電保護(hù)測(cè)試儀型號(hào)進(jìn)行通道選擇,現(xiàn)有系統(tǒng)包含三組通道,每組包含6路交流電壓、6路交流電流通道,6路直流電壓、6路直流電流通道。針對(duì)繼電保護(hù)測(cè)試儀不同的用途,可自主選擇檢測(cè)項(xiàng)目,并對(duì)檢測(cè)項(xiàng)目中子項(xiàng)目進(jìn)行選擇,設(shè)置檢測(cè)參數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)要求。檢定方案設(shè)置完成后,可進(jìn)行方案的保存和調(diào)用。

系統(tǒng)上電后,會(huì)自動(dòng)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)表計(jì)自檢,根據(jù)周圍溫濕度環(huán)境設(shè)定零漂等。

系統(tǒng)設(shè)置檢測(cè)報(bào)告模式庫(kù),用戶可在報(bào)表維護(hù)中根據(jù)自身需求設(shè)定報(bào)告模式?？蓪?duì)報(bào)告封面、說明、大綱、外觀及通電檢查、檢定項(xiàng)等進(jìn)行編輯和保存。

系統(tǒng)自動(dòng)記錄、修約數(shù)據(jù)、計(jì)算誤差,自動(dòng)判別數(shù)據(jù)是否合格,并做出標(biāo)識(shí),對(duì)被檢設(shè)備進(jìn)行性能評(píng)估。

在完成全部測(cè)試后,報(bào)告模式選定的情況下,系統(tǒng)將自動(dòng)生成報(bào)告,也可臨時(shí)設(shè)置或修改報(bào)告模式,手動(dòng)生成并輸出。智能檢測(cè)結(jié)果與傳統(tǒng)結(jié)果一致,但檢測(cè)時(shí)間由原來的40分鐘縮減為10分鐘,有效提升了檢測(cè)速度,避免了人工接線錯(cuò)誤和讀數(shù)誤差,保證了設(shè)備安全。相對(duì)于傳統(tǒng)檢測(cè),系統(tǒng)新增了錄波功能。錄波效果如圖2所示。

圖2 錄波效果圖

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述,提出了一種繼電保護(hù)測(cè)試儀智能檢定系統(tǒng),該系統(tǒng)采用DSP+ARM+CPLD組合方式保證了測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,能全自動(dòng)完成USB口和網(wǎng)口繼電保護(hù)測(cè)試儀的檢測(cè)工作,提高了云繼電保護(hù)測(cè)試儀檢測(cè)效率,有效保證檢測(cè)過程安全,為可靠評(píng)估繼電保護(hù)測(cè)試儀的整體性能,保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來直接或間接的經(jīng)濟(jì)效益。

[1]徐志恒,劉繼武,向前.微機(jī)保護(hù)測(cè)試儀需考慮的若干關(guān)鍵問題 [J].繼電器,2004(17).

[2]唐兵,周建中,鄒拖武,等.基于PCI的微機(jī)繼電保護(hù)測(cè)試儀通信控制卡的設(shè)計(jì)及其WDM驅(qū)動(dòng)程序的實(shí)現(xiàn) [J].繼電器,2006(15).

[3]何智平,周玲,張方軍,等.國(guó)內(nèi)市場(chǎng)微機(jī)型繼電保護(hù)測(cè)試儀的現(xiàn)狀和發(fā)展 [J].繼電器,2005(08).

[4]姚致清.繼電保護(hù)測(cè)試發(fā)展方向的思考 [J].繼電器,2008 (11).

[5]唐兵,周建中,鄒拖武,等.基于PCI的微機(jī)繼電保護(hù)測(cè)試儀通信控制卡的設(shè)計(jì)及其WDM驅(qū)動(dòng)程序的實(shí)現(xiàn) [J].繼電器,2006(15).

[6]陳鑄華.多功能微機(jī)保護(hù)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的新型繼電保護(hù)測(cè)試裝置研究 [D].湖南大學(xué),2008.

[7]呂永樂,袁瑞銘,丁恒春.基于GPIB的微機(jī)型繼電保護(hù)測(cè)試儀自動(dòng)檢定系統(tǒng) [J].儀表技術(shù)與傳感器,2008(01).

[8]袁瑞銘,趙景京,丁恒春,等.微機(jī)型繼電保護(hù)測(cè)試儀檢測(cè)技術(shù)研究 [J].華北電力技術(shù),2007(06).

[9]呂永樂,秦紅磊,郭春琪,等.繼電保護(hù)測(cè)試設(shè)備自動(dòng)檢定系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) [J].自動(dòng)化儀表,2007(05).

[10]周勤,胡海梅,陳克緒.繼電保護(hù)測(cè)試儀檢測(cè)裝置的研發(fā)[J].自動(dòng)化儀表,2012(04).

[11]劉英華.微機(jī)型繼電保護(hù)測(cè)試儀自動(dòng)檢定系統(tǒng) [J].電測(cè)與儀表,2009(S1).

[12]尹壽林.繼電保護(hù)測(cè)試儀檢驗(yàn)分析裝置數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的開發(fā) [D].蘭州理工大學(xué),2011.

[13]王磊.繼電保護(hù)測(cè)試儀檢定裝置的研究與實(shí)現(xiàn) [D].南昌航空大學(xué),2010.

[14]馮碩,黃梅,李曉朋.基于IEC61850的光數(shù)字繼電保護(hù)測(cè)試儀的研制 [J].繼電器,2008(08).

[15]應(yīng)站煌,胡建斌,趙瑞東,等.繼電保護(hù)裝置自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)研究和設(shè)計(jì) [J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制,2010(17).

An Intelligent Detection System of Relay Tester

YANG Lei (Yunnan Electric Power Research Institute,Kunming 650217)

Analyzing the situation of relay tester detection manually,an intelligent detection system is proposed for its characteristics and needs.This system achieves closed-loop detection automatically for its distributed construction and modular design,and can be expanded conveniently for its open architecture.The applications show that this system improves the detection efficiency of relay tester and ensures the accuracy of the test results.

relay tester；intelligent；detection；accuracy

TM76

B

1006-7345(2014)02-0072-03

2014-02-07

楊蕾 (1986),女,碩士,工程師,云南電力研究院,從事繼電保護(hù)與電力系統(tǒng)穩(wěn)定性方面研究工作 (e-mail)hnu_yan glei@126.com。